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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024079897
(43)【公開日】2024-06-13
(54)【発明の名称】水質測定方法
(51)【国際特許分類】
G01N 33/18 20060101AFI20240606BHJP
【ＦＩ】
G01N33/18 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】21
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022192574
(22)【出願日】2022-12-01
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000785
【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】鵜飼 展行
(72)【発明者】
【氏名】小川 尚樹
(72)【発明者】
【氏名】岡本 真一
(72)【発明者】
【氏名】井上 幸大
(72)【発明者】
【氏名】藤川 圭司
(72)【発明者】
【氏名】池 卓
(57)【要約】
【課題】試料に対応したｐＨになるまでの試料の酸消費量又はアルカリ消費量を測定可能であり、この酸度測定又はアルカリ度測定とともに試料に含まれる成分の濃度を測定可能な水質測定方法を提供する。
【解決手段】滴定によって試料の酸消費量又はアルカリ消費量、及び試料に含まれる成分の濃度を測定する水質測定方法は、試料に対応する目的ｐＨを設定するステップと、試料に含まれる成分に対応するｐＨ範囲を設定するステップと、目的ｐＨを設定するステップ、及びｐＨ範囲を設定するステップの両方の後に、試料に滴定液を供給するステップと、試料への滴定液の供給を始めた後、試料のｐＨが目的ｐＨになるまでに試料に供給された滴定液の量に基づいて、試料の酸消費量又はアルカリ消費量を算出するステップと、試料への滴定液の供給を始めた後、試料のｐＨがｐＨ範囲の上限値から下限値、又は下限値から上限値になるまでに試料に供給された滴定液の量に基づいて、試料に含まれる成分の濃度を算出するステップと、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】滴定によって試料の酸消費量又はアルカリ消費量、及び試料に含まれる成分の濃度を測定する水質測定方法は、試料に対応する目的ｐＨを設定するステップと、試料に含まれる成分に対応するｐＨ範囲を設定するステップと、目的ｐＨを設定するステップ、及びｐＨ範囲を設定するステップの両方の後に、試料に滴定液を供給するステップと、試料への滴定液の供給を始めた後、試料のｐＨが目的ｐＨになるまでに試料に供給された滴定液の量に基づいて、試料の酸消費量又はアルカリ消費量を算出するステップと、試料への滴定液の供給を始めた後、試料のｐＨがｐＨ範囲の上限値から下限値、又は下限値から上限値になるまでに試料に供給された滴定液の量に基づいて、試料に含まれる成分の濃度を算出するステップと、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
滴定によって試料の酸消費量又はアルカリ消費量、及び前記試料に含まれる成分の濃度を測定する水質測定方法であって、
前記試料に対応する目的ｐＨを設定するステップと、
前記試料に含まれる成分に対応するｐＨ範囲を設定するステップと、
前記目的ｐＨを設定するステップ、及び前記ｐＨ範囲を設定するステップの両方の後に、前記試料に滴定液を供給するステップと、
前記試料への前記滴定液の供給を始めた後、前記試料のｐＨが前記目的ｐＨになるまでに前記試料に供給された前記滴定液の量に基づいて、前記試料の酸消費量又はアルカリ消費量を算出するステップと、
前記試料への前記滴定液の供給を始めた後、前記試料のｐＨが前記ｐＨ範囲の上限値から下限値、又は下限値から上限値になるまでに前記試料に供給された前記滴定液の量に基づいて、前記試料に含まれる成分の濃度を算出するステップと、を備える、
水質測定方法。
前記試料に対応する目的ｐＨを設定するステップと、
前記試料に含まれる成分に対応するｐＨ範囲を設定するステップと、
前記目的ｐＨを設定するステップ、及び前記ｐＨ範囲を設定するステップの両方の後に、前記試料に滴定液を供給するステップと、
前記試料への前記滴定液の供給を始めた後、前記試料のｐＨが前記目的ｐＨになるまでに前記試料に供給された前記滴定液の量に基づいて、前記試料の酸消費量又はアルカリ消費量を算出するステップと、
前記試料への前記滴定液の供給を始めた後、前記試料のｐＨが前記ｐＨ範囲の上限値から下限値、又は下限値から上限値になるまでに前記試料に供給された前記滴定液の量に基づいて、前記試料に含まれる成分の濃度を算出するステップと、を備える、
水質測定方法。
【請求項2】
前記試料は、廃棄物を加水分解した改質物を微生物によって低分子化する発酵槽の内容物である、
請求項１に記載の水質測定方法。
請求項１に記載の水質測定方法。
【請求項3】
前記発酵槽は、前記改質物を微生物によって低分子化してメタンガスを生成するメタン発酵槽であり、
前記目的ｐＨを設定するステップは、前記メタン発酵槽内における前記メタンガスの生成速度に影響する影響関数に基づいて前記目的ｐＨを設定する、
請求項２に記載の水質測定方法。
前記目的ｐＨを設定するステップは、前記メタン発酵槽内における前記メタンガスの生成速度に影響する影響関数に基づいて前記目的ｐＨを設定する、
請求項２に記載の水質測定方法。
【請求項4】
前記目的ｐＨは、ｐＨ７であり、
前記試料の酸消費量又はアルカリ消費量を算出するステップは、前記試料への前記滴定液の供給を始めた後、前記試料のｐＨがｐＨ７になるまでに前記試料に供給された前記滴定液の量に基づいて、前記試料の酸消費量を算出する、
請求項３に記載の水質測定方法。
前記試料の酸消費量又はアルカリ消費量を算出するステップは、前記試料への前記滴定液の供給を始めた後、前記試料のｐＨがｐＨ７になるまでに前記試料に供給された前記滴定液の量に基づいて、前記試料の酸消費量を算出する、
請求項３に記載の水質測定方法。
【請求項5】
前記試料に含まれる成分は、揮発性脂肪酸を含み、
前記ｐＨ範囲は、ｐＨ２．８以上６．８以下である第１のｐＨ範囲を含む、
請求項２から４の何れか一項に記載の水質測定方法。
前記ｐＨ範囲は、ｐＨ２．８以上６．８以下である第１のｐＨ範囲を含む、
請求項２から４の何れか一項に記載の水質測定方法。
【請求項6】
前記第１のｐＨ範囲は、ｐＨ４．３以上５．３以下である、
請求項５に記載の水質測定方法。
請求項５に記載の水質測定方法。
【請求項7】
前記第１のｐＨ範囲は、前記試料の温度に基づいて補正される、
請求項５に記載の水質測定方法。
請求項５に記載の水質測定方法。
【請求項8】
前記試料に含まれる成分は、アンモニア態窒素を含み、
前記ｐＨ範囲は、ｐＨ７．８以上１０．８以下である第２のｐＨ範囲を含む、
請求項２から４の何れか一項に記載の水質測定方法。
前記ｐＨ範囲は、ｐＨ７．８以上１０．８以下である第２のｐＨ範囲を含む、
請求項２から４の何れか一項に記載の水質測定方法。
【請求項9】
前記第２のｐＨ範囲は、ｐＨ８．８以上９．８以下である、
請求項８に記載の水質測定方法。
請求項８に記載の水質測定方法。
【請求項10】
前記第２のｐＨ範囲は、前記試料の温度に基づいて補正される、
請求項８に記載の水質測定方法。
請求項８に記載の水質測定方法。
【請求項11】
前記試料の酸消費量又はアルカリ消費量を算出するステップが前記試料の酸消費量を算出した後に、前記試料から炭酸を脱気するステップをさらに含み、
前記試料に含まれる成分の濃度を算出するステップは、前記炭酸が脱気された前記試料のｐＨが前記ｐＨ範囲の下限値から上限値になるまでに前記試料に供給された前記滴定液の量に基づいて、前記試料に含まれる成分の濃度を算出する、
請求項１から４の何れか一項に記載の水質測定方法。
前記試料に含まれる成分の濃度を算出するステップは、前記炭酸が脱気された前記試料のｐＨが前記ｐＨ範囲の下限値から上限値になるまでに前記試料に供給された前記滴定液の量に基づいて、前記試料に含まれる成分の濃度を算出する、
請求項１から４の何れか一項に記載の水質測定方法。
【請求項12】
前記試料に前記滴定液を供給するステップは、
前記試料への前記滴定液の供給を開始してから前記試料のｐＨが前記目的ｐＨになるまで第１供給速度で前記試料に前記滴定液を供給する第１サブステップと、
前記第１サブステップの後に、前記試料のｐＨが前記ｐＨ範囲に達するまで第２供給速度で前記試料に前記滴定液を供給する第２サブステップと、
前記第２サブステップの後に、前記試料のｐＨが前記ｐＨ範囲の上限値又は下限値に達するまで第３供給速度で前記試料に前記滴定液を供給する第３サブステップと、を含み、
前記第２供給速度は、前記第１供給速度及び前記第３供給速度のそれぞれより大きい、
請求項１から４の何れか一項に記載の水質測定方法。
前記試料への前記滴定液の供給を開始してから前記試料のｐＨが前記目的ｐＨになるまで第１供給速度で前記試料に前記滴定液を供給する第１サブステップと、
前記第１サブステップの後に、前記試料のｐＨが前記ｐＨ範囲に達するまで第２供給速度で前記試料に前記滴定液を供給する第２サブステップと、
前記第２サブステップの後に、前記試料のｐＨが前記ｐＨ範囲の上限値又は下限値に達するまで第３供給速度で前記試料に前記滴定液を供給する第３サブステップと、を含み、
前記第２供給速度は、前記第１供給速度及び前記第３供給速度のそれぞれより大きい、
請求項１から４の何れか一項に記載の水質測定方法。
【請求項13】
前記試料に含まれる成分の濃度を算出するステップにおいて、前記試料のｐＨが前記ｐＨ範囲の上限値から下限値、又は下限値から上限値になるまでに前記試料に供給された前記滴定液の量を濃度算出滴定量とすると、
前記濃度算出滴定量は、前記滴定液の供給による前記試料の前記ｐＨ範囲におけるｐＨの変化量に基づいて算出される、
請求項１から４の何れか一項に記載の水質測定方法。
前記濃度算出滴定量は、前記滴定液の供給による前記試料の前記ｐＨ範囲におけるｐＨの変化量に基づいて算出される、
請求項１から４の何れか一項に記載の水質測定方法。
【請求項14】
前記試料に前記滴定液を供給するステップの前に、前記試料を希釈するステップをさらに備える、
請求項１から４の何れか一項に記載の水質測定方法。
請求項１から４の何れか一項に記載の水質測定方法。
【請求項15】
前記試料に前記滴定液を供給するステップの前に、前記試料に含まれる成分の濃度と前記滴定液の供給量との対応関係を示す検量線を設定するステップをさらに備え、
前記試料に含まれる成分の濃度を算出するステップは、前記試料への前記滴定液の供給を始めた後、前記試料のｐＨが前記ｐＨ範囲の上限値から下限値、又は下限値から上限値になるまでに前記試料に供給された前記滴定液の量と前記検量線とに基づいて、前記試料に含まれる成分の濃度を算出する、
請求項１から４の何れか一項に記載の水質測定方法。
前記試料に含まれる成分の濃度を算出するステップは、前記試料への前記滴定液の供給を始めた後、前記試料のｐＨが前記ｐＨ範囲の上限値から下限値、又は下限値から上限値になるまでに前記試料に供給された前記滴定液の量と前記検量線とに基づいて、前記試料に含まれる成分の濃度を算出する、
請求項１から４の何れか一項に記載の水質測定方法。
【請求項16】
前記試料に含まれる成分は、揮発性脂肪酸を含み、
前記検量線を設定するステップは、
既知の濃度の前記揮発性脂肪酸が含まれる第１サンプル試料を準備するステップと、
前記第１サンプル試料に前記滴定液を供給するステップと、
横軸を前記滴定液の量とし縦軸を前記揮発性脂肪酸の濃度とする第１座標に、前記第１サンプル試料に含まれる前記揮発性脂肪酸の濃度に対応する第１プロットを付けるステップと、
前記第１プロットと前記第１座標の原点とを通過する直線を前記揮発性脂肪酸の検量線とするステップと、を含む、
請求項１５に記載の水質測定方法。
前記検量線を設定するステップは、
既知の濃度の前記揮発性脂肪酸が含まれる第１サンプル試料を準備するステップと、
前記第１サンプル試料に前記滴定液を供給するステップと、
横軸を前記滴定液の量とし縦軸を前記揮発性脂肪酸の濃度とする第１座標に、前記第１サンプル試料に含まれる前記揮発性脂肪酸の濃度に対応する第１プロットを付けるステップと、
前記第１プロットと前記第１座標の原点とを通過する直線を前記揮発性脂肪酸の検量線とするステップと、を含む、
請求項１５に記載の水質測定方法。
【請求項17】
前記第１サンプル試料は、前記揮発性脂肪酸の濃度が９５００ｐｐｍ以上１０５００ｐｐｍ以下の範囲に含まれる、
請求項１６に記載の水質測定方法。
請求項１６に記載の水質測定方法。
【請求項18】
前記試料に含まれる成分は、アンモニア態窒素を含み、
前記検量線を設定するステップは、
既知の濃度の前記アンモニア態窒素が含まれる第２サンプル試料を準備するステップと、
前記第２サンプル試料に前記滴定液を供給するステップと、
横軸を前記滴定液の量とし縦軸を前記アンモニア態窒素の濃度とする第２座標に、前記第２サンプル試料に含まれる前記アンモニア態窒素の濃度に対応する第２プロットを付けるステップと、
前記第２プロットと前記第２座標の原点とを通過する直線を前記アンモニア態窒素の検量線とするステップと、を含む、
請求項１５に記載の水質測定方法。
前記検量線を設定するステップは、
既知の濃度の前記アンモニア態窒素が含まれる第２サンプル試料を準備するステップと、
前記第２サンプル試料に前記滴定液を供給するステップと、
横軸を前記滴定液の量とし縦軸を前記アンモニア態窒素の濃度とする第２座標に、前記第２サンプル試料に含まれる前記アンモニア態窒素の濃度に対応する第２プロットを付けるステップと、
前記第２プロットと前記第２座標の原点とを通過する直線を前記アンモニア態窒素の検量線とするステップと、を含む、
請求項１５に記載の水質測定方法。
【請求項19】
前記第２サンプル試料は、前記アンモニア態窒素の濃度が４５００ｐｐｍ以上５５００ｐｐｍ以下の範囲に含まれる、
請求項１８に記載の水質測定方法。
請求項１８に記載の水質測定方法。
【請求項20】
前記第２サンプル試料は、前記アンモニア態窒素の濃度が３８００ｐｐｍ以上４２００ｐｐｍ以下の範囲に含まれる、
請求項１８に記載の水質測定方法。
請求項１８に記載の水質測定方法。
【請求項21】
前記第２サンプル試料は、前記アンモニア態窒素の濃度が２８５０ｐｐｍ以上３１５０ｐｐｍ以下の範囲に含まれる、
請求項１８に記載の水質測定方法。
請求項１８に記載の水質測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、滴定によって試料の酸消費量又はアルカリ消費量、及び試料に含まれる成分の濃度を測定する水質測定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、水中、特に海水中の全アルカリ度及び全炭酸濃度を測定する水質測定方法が開示されている。この水質測定方法では、試料瓶内に被検水（海水）を密閉した状態で所定のｐＨとなるまで酸滴定を行い、この酸滴定の結果から得られる酸滴定量とｐｈ電極の変位から全アルカリ度及び全炭酸濃度を測定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００９－２６４９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
試料の酸消費量又はアルカリ消費量を測定する際、この試料に対応したｐＨになるまで滴定液を供給する場合がある。また、試料に供給した滴定液の量から試料に含まれる成分の濃度を測定する場合、滴定液の量を取得するｐＨの範囲は成分によって異なる。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、試料に対応したｐＨになるまでの試料の酸消費量又はアルカリ消費量を取得することができない。さらに、濃度測定のためのｐＨの範囲が酸消費量又はアルカリ消費量を測定するためのｐＨとずれていると、酸消費量又はアルカリ消費量の測定とともに濃度測定することができない虞がある。
【0005】
本開示は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、試料に対応したｐＨになるまでの試料の酸消費量又はアルカリ消費量を測定可能であり、この酸消費量又はアルカリ消費量の測定とともに試料に含まれる成分の濃度を測定可能な水質測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、本開示に係る水質測定方法は、滴定によって試料の酸消費量又はアルカリ消費量、及び前記試料に含まれる成分の濃度を測定する水質測定方法であって、前記試料に対応する目的ｐＨを設定するステップと、前記試料に含まれる成分に対応するｐＨ範囲を設定するステップと、前記目的ｐＨを設定するステップ、及び前記ｐＨ範囲を設定するステップの両方の後に、前記試料に滴定液を供給するステップと、前記試料への前記滴定液の供給を始めた後、前記試料のｐＨが前記目的ｐＨになるまでに前記試料に供給された前記滴定液の量に基づいて、前記試料の酸消費量又はアルカリ消費量を算出するステップと、前記試料への前記滴定液の供給を始めた後、前記試料のｐＨが前記ｐＨ範囲の上限値から下限値、又は下限値から上限値になるまでに前記試料に供給された前記滴定液の量に基づいて、前記試料に含まれる成分の濃度を算出するステップと、を備える。
【発明の効果】
【0007】
本開示の水質測定方法によれば、試料に対応したｐＨになるまでの試料の酸消費量又はアルカリ消費量を測定可能であり、この酸度測定又はアルカリ度測定とともに試料に含まれる成分の濃度を測定可能である。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】幾つかの実施形態に係る廃棄物処理システムの構成を概略的に示す図である。
【図2】第１実施形態に係る水質測定方法のフローチャートである。
【図3】第１実施形態における水酸化ナトリウム水溶液の供給量と試料のｐＨとの関係を示すグラフである。
【図4】第３実施形態に係る水質測定方法のフローチャートである。
【図5】第１検量線の設定方法のフローチャートである。
【図6】第３実施形態における水酸化ナトリウム水溶液の供給量と揮発性脂肪酸の濃度との関係を示すグラフである。
【図7】第２検量線の設定方法のフローチャートである。
【図8】第３実施形態における水酸化ナトリウム水溶液の供給量とアンモニア態窒素の濃度との関係を示すグラフである。
【図9】酸解離定数と温度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示の実施の形態による水質測定方法について、図面に基づいて説明する。かかる実施の形態は、本開示の一態様を示すものであり、この開示を限定するものではなく、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
【0010】
本開示に係る水質測定方法は、滴定によって試料の酸消費量又はアルカリ消費量、及び試料に含まれる成分の濃度を測定するための方法である。本開示において、酸消費量は、所定のｐＨになるまでに試料に供給された酸性の滴定液の量から算出される値である。アルカリ消費量は、所定のｐＨになるまでに試料に供給されたアルカリ性の滴定液の量から算出される値である。本開示では、廃棄物からメタンガスを精製するための廃棄物処理システムにおけるメタン発酵槽の内容物が、本開示の水質測定方法によって測定される試料である場合を例にして説明する。尚、試料は、溶媒及び溶質を含む溶液であれば特に限定されない。
【0011】
（廃棄物処理システム）
図１は、幾つかの実施形態に係る廃棄物処理システム１の構成を概略的に示す図である。図１に例示するように、廃棄物処理システム１は、改質装置２と、メタン発酵槽４と、水質測定装置６と、を含む。
図１は、幾つかの実施形態に係る廃棄物処理システム１の構成を概略的に示す図である。図１に例示するように、廃棄物処理システム１は、改質装置２と、メタン発酵槽４と、水質測定装置６と、を含む。
【0012】
廃棄物Ｗは、例えば都市ごみである。都市ごみには生ごみ、紙ごみ、プラスチックごみを主成分として、少量の金属が含まれる。尚、本開示は、廃棄物Ｗを都市ごみに限定するものではない。廃棄物Ｗは、工場等からの排水を処理することにより生じた汚泥や農業系廃棄物等のように含有水分量が都市ごみよりも多いものであってもよい。
【0013】
改質装置２は、廃棄物Ｗを加水分解する。改質装置２は、例えば、廃棄物Ｗを収集した車両又はプラント等から廃棄物Ｗをそのまま受け入れて、蒸気によって廃棄物Ｗをバッチ式に加水分解するものである。改質装置２における廃棄物Ｗの加水分解は、蒸気が廃棄物Ｗに接触して廃棄物Ｗを加熱する湿式の加水分解であってもよいし、蒸気が廃棄物Ｗには接触しないで間接的に廃棄物Ｗを加熱する乾式の加水分解であってもよい。廃棄物Ｗの加水分解によって、廃棄物Ｗが微細化され、廃棄物Ｗに含まれる高分子成分が低分子化される。さらに、酢酸のような揮発性脂肪酸（ＶＦＡ）が増大する。また、廃棄物Ｗに含まれる有機態窒素が分解されることでアンモニア態窒素（ＮＨ４－Ｎ）が増大する。
【0014】
改質装置２によって加水分解された廃棄物Ｗである改質物Ｘは、メタン発酵槽４に供給されるようになっている。改質物Ｘは、液体と固体とを含んでいる。一実施形態では、改質物Ｘは、含有水分量が多くスラリー状となっており、例えば汚泥である。
【0015】
メタン発酵槽４は、改質装置２から供給された改質物Ｘを微生物によって低分子化する。より具体的には、メタン発酵槽４は、改質物Ｘが微生物による生物作用を受けることにより低分子化されることで、有価物であるメタンガスを生成する。
【0016】
幾つかの実施形態では、図１に例示するように、メタン発酵槽４には、メタン発酵槽４の内容物Ｙ１の一部を外部に取出して再びメタン発酵槽４に戻す循環ライン８が設けられている。この循環ライン８は、メタン発酵槽４の下部に形成される出口１０とメタン発酵槽４の下部より上方に位置する上部に形成される入口１２とを接続している。循環ライン８は、出口１０を介して、メタン発酵槽４の内容物Ｙ１の一部をメタン発酵槽４の外部に取出している。そして、入口１２を介して、循環ライン８を流通するメタン発酵槽４の内容物Ｙ１の一部をメタン発酵槽４に戻している。このように、循環ライン８にメタン発酵槽４の内容物Ｙ１の一部を流通させることで、メタン発酵槽４の内容物Ｙ１が撹拌されるようになっている。
【0017】
水質測定装置６は、滴定によってメタン発酵槽４の内容物Ｙ１の酸消費量又はアルカリ消費量、及びメタン発酵槽４の内容物Ｙ１に含まれる成分の濃度を測定する。このような水質測定装置６は、図１に例示するように、試料取得装置１４と、反応槽１６と、滴下部１８と、抑泡剤供給部２０と、ｐＨ計測装置２２と、を含む。
【0018】
試料取得装置１４は、メタン発酵槽４の内容物Ｙ１をメタン発酵槽４から無濾過で取得する。図１に例示する形態では、試料取得装置１４は、循環ライン８と反応槽１６とを接続する試料供給ライン１５を含む。試料供給ライン１５は、循環ライン８から分岐しており、メタン発酵槽４の内容物Ｙ１の一部が循環ライン８から反応槽１６に向かって流通するように構成されている。試料供給ライン１５にはフィルタなどの濾過装置が設けられておらず、試料取得装置１４はメタン発酵槽４の内容物Ｙ１の一部を濾過せずに試料Ｙ２として反応槽１６に供給する。
【0019】
反応槽１６は、内部に試料Ｙ２が供給される反応室１７が形成されている。反応槽１６は、反応室１７に貯留される試料Ｙ２の量が所定の量となるように構成されている。図１に例示する形態では、水質測定装置６は、試料Ｙ２を希釈可能な希釈水Ｙ５を反応室１７に供給するための希釈部２４をさらに含んでおり、例えば、試料取得装置１４から供給された試料Ｙ２を２倍希釈してから試料Ｙ２の酸消費量などを測定する。希釈部２４は、例えば、上水道に接続されている希釈ノズルのである。本開示において、滴下を開始する際には、２倍希釈済の試料Ｙ２は弱アルカリ性であり、例えばｐＨ８である。幾つかの実施形態では、水質測定装置６は、試料取得装置１４から供給された試料Ｙ２を希釈せずに試料Ｙ２の酸消費量などを測定する。このような構成によれば、試料Ｙ２を無希釈とすることで、試料Ｙ２に含まれる成分のイオンの解離や気液平衡の変化による測定値への影響を抑制することができる。
【0020】
滴下部１８は、反応室１７に予め濃度が決められている滴定液Ｙ３を滴下するように構成されている。このような滴下部１８は、例えば、反応室１７の上面に取り付けられている滴下ノズルである。滴定液Ｙ３は、例えば、水酸化ナトリウム水溶液や硫酸である。
【0021】
抑泡剤供給部２０は、反応室１７に抑泡剤Ｙ４を供給するように構成されている。このような抑泡剤供給部２０は、例えば、反応室１７の上面に取り付けられている抑泡剤供給ノズルである。抑泡剤Ｙ４は、泡の発生そのものを抑制するものであってもよいし、発生した泡を破泡するものであってもよい。抑泡剤Ｙ４は、例えば、オイル系消泡剤、界面活性系消泡剤、又はアルコール系消泡剤である。
【0022】
ｐＨ計測装置２２は、反応室１７内の試料Ｙ２の水素イオン濃度（ｐＨ）を計測する。
【0023】
幾つかの実施形態では、水質測定装置６は、反応室１７内の試料Ｙ２を撹拌する撹拌装置２６をさらに含む。撹拌装置２６は、反応室１７にガスＧを供給するガスノズルを含んでおり、エアレーションによって試料Ｙ２を撹拌する。別の実施形態では、撹拌装置２６は、反応室１７内に配置され磁力によって回転する回転子を含んでおり、回転子の回転によって試料Ｙ２を撹拌する。
【0024】
＜第１実施形態＞
（構成）
図１に例示した廃棄物処理システム１において、滴定によってｐＨ８の試料Ｙ２の酸消費量、及びこの試料Ｙ２に含まれる揮発性脂肪酸の濃度及びアンモニア態窒素の濃度を測定する水質測定方法について説明する。図２は、第１実施形態に係る水質測定方法のフローチャートである。
（構成）
図１に例示した廃棄物処理システム１において、滴定によってｐＨ８の試料Ｙ２の酸消費量、及びこの試料Ｙ２に含まれる揮発性脂肪酸の濃度及びアンモニア態窒素の濃度を測定する水質測定方法について説明する。図２は、第１実施形態に係る水質測定方法のフローチャートである。
【0025】
図２に例示するように、水質測定方法は、目的ｐＨ設定ステップＳ１と、ｐＨ範囲設定ステップＳ２と、滴定液供給ステップ（Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１１、Ｓ１３）と、アルカリ度算出ステップＳ８と、濃度算出ステップ（Ｓ１２、Ｓ１４）と、を含む。第１実施形態では、図２に例示するように、水質測定方法は、試料供給ステップＳ３と、希釈ステップＳ４と、抑泡剤供給ステップＳ５と、エアレーション開始ステップＳ６と、脱気ステップＳ１０と、エアレーション停止ステップＳ１５と、をさらに含む。
【0026】
第１実施形態では、滴定液供給ステップは、第１の硫酸供給ステップＳ７、第２の硫酸供給ステップＳ９、第１の水酸化ナトリウム水溶液供給ステップＳ１１、及び第２の水酸化ナトリウム水溶液供給ステップＳ１３を含む。濃度算出ステップは、揮発性脂肪酸濃度算出ステップＳ１２及びアンモニア態窒素濃度算出ステップＳ１４を含む。
【0027】
目的ｐＨ設定ステップＳ１では、試料Ｙ２に対応する目的ｐＨを設定する。目的ｐＨは、メタン発酵槽４内におけるメタンガスの生成速度に影響する影響関数Ｉに基づいて設定される値である。
【0028】
本発明者らの知見によれば、微生物による生物作用によって酢酸からメタンガスを生成する速度はｐＨが支配的になり、式（１）に示すｐＨの影響関数Ｉの影響を大きく受ける。式（１）において、ｐＨＵＬはｐＨ阻害を生じない上限のｐＨであり、ｐＨＬＬはｐＨ阻害により反応速度が最大値の５％に低下するｐＨである。そして、ｐＨＵＬが７以上である場合には、式（１）のうちの下側の式が採用され、影響関数Ｉ＝１となり、メタンガスの生成速度は低下しない。一方で、ｐＨＵＬが７未満である場合には、式（１）のうちの上側の式が採用され、微生物による生物作用が鈍化し、メタンガスの生成速度は急激に低下する。第１実施形態では、目的ｐＨはｐＨ７に設定されている。
【0029】
ｐＨ範囲設定ステップＳ２では、試料Ｙ２に含まれる成分に対応するｐＨ範囲を設定する。ｐＨ範囲は、濃度を測定する成分ごとに設定される。第１実施形態では、上述したように、改質物Ｘは、廃棄物Ｗの加水分解によって生成されており、揮発性脂肪酸及びアンモニア態窒素の両方の成分を含んでいる。つまり、試料Ｙ２は、揮発性脂肪酸及びアンモニア態窒素の両方の成分を含んでいる。ｐＨ範囲は、揮発性脂肪酸に対応する第１のｐＨ範囲と、アンモニア態窒素に対応する第２のｐＨ範囲と、を含む。第１のｐＨ範囲は、ｐＨ２．８以上６．８以下である。第２のｐＨ範囲は、ｐＨ７．８以上１０．８以下である。
【0030】
第１のｐＨ範囲について説明する。試料Ｙ２に含まれる揮発性脂肪酸は、揮発性脂肪酸（酢酸、プロピオン酸）の形態、又は揮発性脂肪酸イオン（酢酸イオン、プロピオン酸イオン）の形態で存在する。標準状態（試料Ｙ２の温度は２５度）における酢酸の酸解離定数及びプロピオン酸の酸解離定数は共におよそ４．８である。試料Ｙ２に含まれる揮発性脂肪酸は、ｐＨ２．８以下では大多数が酢酸・プロピオン酸の形態で存在し、ｐＨ６．８以上では大多数が酢酸イオン・プロピオン酸イオンの形態で存在する。第１のｐＨ範囲の下限値は、試料Ｙ２に含まれる揮発性脂肪酸の大多数が酢酸・プロピオン酸の形態で存在するようになる値である。第１のｐＨ範囲の上限値は、試料Ｙ２に含まれる揮発性脂肪酸の大多数が酢酸イオン・プロピオン酸イオンの形態で存在するようになる値である。試料Ｙ２が第１のｐＨ範囲に含まれている間に滴下された滴定液Ｙ３（水酸化ナトリウム水溶液）は、揮発性脂肪酸と揮発性脂肪酸イオンとの間の化学反応に用いられる。
【0031】
第２のｐＨ範囲について説明する。試料Ｙ２に含まれるアンモニア態窒素は、アンモニアの形態、又はアンモニウムイオンの形態で存在する。標準状態におけるアンモニア態窒素の酸解離定数は、およそ９．３である。試料Ｙ２に含まれるアンモニア態窒素は、ｐＨ７．８以下では大多数がアンモニウムイオンの形態で存在し、ｐＨ１０．８以上では大多数がアンモニアの形態で存在する。第２のｐＨ範囲の下限値は、試料Ｙ２に含まれるアンモニア態窒素の大多数がアンモニウムイオンの形態で存在するようになる値である。第２のｐＨ範囲の上限値は、試料Ｙ２に含まれるアンモニア態窒素の大多数がアンモニアの形態で存在するようになる値である。試料Ｙ２が第２のｐＨ範囲に含まれている間に滴下された滴定液Ｙ３（水酸化ナトリウム水溶液）は、アンモニアとアンモニウムイオンとの間の化学反応に用いられる。
【0032】
尚、第１実施形態では、目的ｐＨ設定ステップＳ１及びｐＨ範囲設定ステップＳ２の順に実行されているが、本開示はこの形態に限定されない。ｐＨ範囲設定ステップＳ２及び目的ｐＨ設定ステップＳ１の順に実行されてもよいし、ｐＨ範囲設定ステップＳ２及び目的ｐＨ設定ステップＳ１は互いに並行して実行されてもよい。
【0033】
試料供給ステップＳ３では、目的ｐＨ及びｐＨ範囲が設定されると、反応室１７に試料Ｙ２を供給する。試料供給ステップＳ３が完了すると、例えば、試料供給ライン１５に設けられるバルブを閉じることで、反応槽１６への試料Ｙ２の供給を停止する。尚、幾つかの実施形態では、水質測定方法は、試料供給ステップＳ３の前に、反応室１７内に貯留されている液体を排水する排水ステップをさらに含む。
【0034】
希釈ステップＳ４では、滴定液供給ステップの前に、試料Ｙ２を希釈する。第１実施形態では、希釈ステップＳ４は、試料供給ステップＳ３が完了してから、反応室１７に希釈水Ｙ５を供給する。試料Ｙ２は、例えば、ｐＨ８に調整される。
【0035】
抑泡剤供給ステップＳ５では、希釈ステップＳ４による反応室１７への希釈水Ｙ５の供給が完了すると、抑泡剤供給部２０から反応室１７に抑泡剤Ｙ４を供給する。エアレーション開始ステップＳ６では、希釈ステップＳ４による反応室１７への希釈水Ｙ５の供給が完了すると、撹拌装置２６（ガスノズル）から反応室１７へのガスＧの供給を開始する。エアレーション開始ステップＳ６は、抑泡剤供給ステップＳ５の後に実行されてもよいし、抑泡剤供給ステップＳ５と並行して実行されてもよい。
【0036】
第１の硫酸供給ステップＳ７（滴定液供給ステップ）では、目的ｐＨ設定ステップＳ１、及びｐＨ範囲設定ステップＳ２の両方が実行された後に、試料Ｙ２に硫酸（滴定液Ｙ３）を供給する。第１実施形態では、エアレーション開始ステップＳ６が実行されてから、第１の硫酸供給ステップＳ７が実行されている。ｐＨ計測装置２２によって計測される反応室１７内の試料Ｙ２のｐＨが目的ｐＨであるｐＨ７になるまで、滴下部１８から試料Ｙ２に硫酸が滴下されている。
【0037】
アルカリ度算出ステップＳ８では、第１の硫酸供給ステップＳ７に実行によって試料Ｙ２への硫酸の供給を始めた後、試料Ｙ２がｐＨ８からｐＨ７になるまでに試料Ｙ２に供給された硫酸の量に基づいて、試料Ｙ２のアルカリ度（酸消費量）を算出する。幾つかの実施形態では、ｐＨ８からｐＨ７になるまでに試料Ｙ２に供給された硫酸の量そのものが酸消費量であってもよい。
【0038】
第２の硫酸供給ステップＳ９（滴定液供給ステップ）では、ｐＨ計測装置２２によって計測される反応室１７内の試料Ｙ２のｐＨが第１のｐＨ範囲の下限値未満（ｐＨ２．８未満）になるまで、試料Ｙ２に硫酸を供給する。第１実施形態では、ｐＨ２になるまで、滴下部１８から試料Ｙ２に硫酸が滴下されている。
【0039】
脱気ステップＳ１０では、アルカリ度算出ステップＳ８の後に、試料Ｙ２から炭酸を脱気する。第１実施形態では、第２の硫酸供給ステップＳ９によって試料Ｙ２のｐＨが第１のｐＨ範囲の下限値未満になった後に、試料Ｙ２から炭酸が脱気されている。具体的には、撹拌装置２６から反応室１７に供給されているガスＧによって、試料Ｙ２から炭酸が脱気されている。尚、ガスＧに含まれる二酸化炭素の濃度は、試料Ｙ２に含まれている炭酸の濃度と比較して低くなっている。
【0040】
図３は、第１実施形態における水酸化ナトリウム水溶液の供給量と試料Ｙ２のｐＨとの関係を示すグラフである。図３において、横軸は水酸化ナトリウム水溶液の供給量を、縦軸は試料Ｙ２のｐＨを示している。図３に示すグラフには、供給量に対応するプロット（ｐＨ）を通過する仮想のライン５０が形成されている。
【0041】
第１の水酸化ナトリウム水溶液供給ステップＳ１１（滴定液供給ステップ）では、目的ｐＨ設定ステップＳ１、及びｐＨ範囲設定ステップＳ２の両方が実行された後に、試料Ｙ２に水酸化ナトリウム水溶液（滴定液Ｙ３）を供給する。第１実施形態では、脱気ステップＳ１０が実行されてから、第１の水酸化ナトリウム水溶液供給ステップＳ１１が実行されている。図３に例示するように、ｐＨ２の試料Ｙ２が第１のｐＨ範囲の上限値（ｐＨ６．８）になるまで、滴下部１８から試料Ｙ２に水酸化ナトリウム水溶液が滴下されている。
【0042】
揮発性脂肪酸濃度算出ステップＳ１２では、試料Ｙ２への水酸化ナトリウム水溶液の供給を始めた後、試料Ｙ２のｐＨが第１のｐＨ範囲の下限値から上限値になるまでに試料Ｙ２に供給された水酸化ナトリウム水溶液（つまり、試料Ｙ２がｐＨ２．８からｐＨ６．８になるまでに試料Ｙ２に供給された水酸化ナトリウム水溶液）の量に基づいて、試料Ｙ２に含まれる揮発性脂肪酸の濃度を算出する。
【0043】
第２の水酸化ナトリウム水溶液供給ステップＳ１３（滴定液供給ステップ）では、ｐＨ計測装置２２によって計測される反応室１７内の試料Ｙ２のｐＨが第２のｐＨ範囲の上限値（ｐＨ１０．８）を超えるまで、試料Ｙ２に水酸化ナトリウム水溶液を供給する。第１実施形態では、図３に例示するように、ｐＨ１２になるまで、滴下部１８から試料Ｙ２に水酸化ナトリウム水溶液が滴下されている。
【0044】
アンモニア態窒素濃度算出ステップＳ１４では、試料Ｙ２への水酸化ナトリウム水溶液の供給を始めた後、試料Ｙ２のｐＨが第２のｐＨ範囲の下限値から上限値になるまでに試料Ｙ２に供給された水酸化ナトリウム水溶液（つまり、試料Ｙ２がｐＨ７．８からｐＨ１０．８になるまでに試料Ｙ２に供給された水酸化ナトリウム水溶液）の量に基づいて、試料Ｙ２に含まれるアンモニア態窒素の濃度を算出する。以下、この水酸化ナトリウム水溶液の量を、濃度算出滴定量Ｖ２とする。
【0045】
エアレーション停止ステップＳ１５では、試料Ｙ２に含まれるアンモニア態窒素の濃度を算出された後、撹拌装置２６から反応室１７へのガスＧの供給を停止する。つまり、エアレーション開始ステップＳ６からエアレーション停止ステップＳ１５に亘って、反応室１７にガスＧが供給されている。尚、幾つかの実施形態では、水質測定方法は、アンモニア態窒素濃度算出ステップＳ１４の後、且つエアレーション停止ステップＳ１５の前に、例えば、純水、又はアンモニア水のような窒素を含む窒素含有水で反応室１７内を洗浄する洗浄ステップをさらに含む。
【0046】
第１の硫酸供給ステップＳ７（第１サブステップ）における硫酸の供給速度をｖ１とする。第１の水酸化ナトリウム水溶液供給ステップＳ１１のうちｐＨ２からｐＨ２．８に達するまでのサブステップＳ１１ａ（第２サブステップ）における水酸化ナトリウム水溶液の供給速度をｖ２とする。第１の水酸化ナトリウム水溶液供給ステップＳ１１のうちｐＨ２．８からｐＨ６．８に達するまでのサブステップＳ１１ｂ（第３サブステップ）における水酸化ナトリウム水溶液の供給速度をｖ３とする。第２の水酸化ナトリウム水溶液供給ステップＳ１３のうちｐＨ６．８からｐＨ７．８に達するまでのサブステップＳ１３ａ（第２サブステップ）における水酸化ナトリウム水溶液の供給速度をｖ４とする。第２の水酸化ナトリウム水溶液供給ステップＳ１３のうちｐＨ７．８からｐＨ１０．８に達するまでのサブステップＳ１３ｂ（第３サブステップ）における水酸化ナトリウム水溶液の供給速度をｖ５とする。第２の水酸化ナトリウム水溶液供給ステップＳ１３のうちｐＨ１０．８からｐＨ１２に達するまでのサブステップＳ１３ｃにおける水酸化ナトリウム水溶液の供給速度をｖ６とする。第１実施形態では、ｖ２、ｖ４、及びｖ６のそれぞれは、ｖ１、ｖ３及びｖ５よりも速い。
【0047】
（作用・効果）
第１実施形態に係る水質測定方法の作用・効果について説明する。上述したように、メタン発酵において、メタン発酵槽４の内容物Ｙ１のｐＨが７未満になると、微生物による生物作用が鈍化し、メタンガスの生成速度は急激に低下する。このため、メタン発酵槽４の内容物Ｙ１をｐＨ８．３まで中和した場合の酸消費量（Ｐアルカリ度）やｐＨ４．８まで中和した場合の酸消費量（総アルカリ度）のような一般的なアルカリ度では、メタン発酵槽４の状態（微生物の状態）を評価する精度が低くなってしまう。
第１実施形態に係る水質測定方法の作用・効果について説明する。上述したように、メタン発酵において、メタン発酵槽４の内容物Ｙ１のｐＨが７未満になると、微生物による生物作用が鈍化し、メタンガスの生成速度は急激に低下する。このため、メタン発酵槽４の内容物Ｙ１をｐＨ８．３まで中和した場合の酸消費量（Ｐアルカリ度）やｐＨ４．８まで中和した場合の酸消費量（総アルカリ度）のような一般的なアルカリ度では、メタン発酵槽４の状態（微生物の状態）を評価する精度が低くなってしまう。
【0048】
第１実施形態によれば、目的ｐＨをｐＨ７に設定することで、ｐＨ７になるまでの試料Ｙ２の酸消費量を測定することができる。よって、メタン発酵槽４の状態の評価精度を高めることができる。さらに、第１のｐＨ範囲及び第２のｐＨ範囲を設定しておくことで、試料Ｙ２に含まれる揮発性脂肪酸の濃度及びアンモニア態窒素の濃度も取得することができるので、メタン発酵槽４の状態の評価精度をさらに高めることができる。
【0049】
幾つかの実施形態では、第１のｐＨ範囲は、ｐＨ４．３以上５．３以下である。上述したように、標準状態における酢酸の酸解離定数及びプロピオン酸の酸解離定数は共におよそ４．８である。このため、ｐＨ４．３以上５．３以下では、酢酸イオン及びプロピオン酸イオン以外のイオンの影響が抑制される（言い換えると、試料Ｙ２のｐＨの変化は、酢酸イオン及びプロピオン酸イオンが支配的になる）。よって、第１のｐＨ範囲をｐＨ４．３以上５．３以下とすることで、試料Ｙ２に含まれる揮発性脂肪酸の濃度の測定精度を高めることができる。
【0050】
幾つかの実施形態では、第２のｐＨ範囲は、ｐＨ８．８以上９．８以下である。上述したように、標準状態におけるアンモニア態窒素の酸解離定数は、およそ９．３である。このため、ｐＨ８．８以上９．８以下では、アンモニア及びアンモニウムイオン以外のイオンの影響が抑制される（言い換えると、試料Ｙ２のｐＨの変化は、アンモニア及びアンモニウムイオンが支配的になる）。よって、第２のｐＨ範囲をｐＨ８．８以上９．８以下とすることで、試料Ｙ２に含まれるアンモニア態窒素の濃度の算出精度を高めることができる。
【0051】
試料Ｙ２に炭酸が含まれていると、試料Ｙ２に含まれる揮発性脂肪酸の濃度の測定精度及びアンモニア態窒素の濃度の測定精度が低下する虞がある。具体的に説明すると、試料Ｙ２に含まれる炭酸は、炭酸の形態、炭酸水素イオンの形態、炭酸イオンの形態の何れか１つで存在する。標準状態における１段目の酸解離定数（炭酸と炭酸水素イオンとの間の酸解離定数）は、およそ６．３である。このため、第１の水酸化ナトリウム水溶液供給ステップＳ１１による第１のｐＨ範囲の下限値（ｐＨ２．８）から上限値（ｐＨ６．８）までの水酸化ナトリウム水溶液の供給（滴下）において、水酸化ナトリウム水溶液が炭酸と炭酸水素イオンとの間の化学反応に用いられる。よって、試料Ｙ２に含まれる揮発性脂肪酸の濃度が高めに測定される虞がある。同様に、標準状態における２段目の酸解離定数（炭酸と炭酸水素イオンとの間の酸解離定数）は、およそ１０．３である。このため、第２の水酸化ナトリウム水溶液供給ステップＳ１３による第２のｐＨ範囲の下限値（ｐＨ７．８）から上限値（ｐＨ１０．８）までの水酸化ナトリウム水溶液の供給（滴下）において、水酸化ナトリウム水溶液が炭酸水素イオンと炭酸イオンとの間の化学反応に用いられる。よって、試料Ｙ２に含まれるアンモニア態窒素の濃度が高めに測定される虞がある。
【0052】
第１実施形態では、水質測定装置６は、温度が２５度の試料Ｙ２の酸消費量などを測定していたが、試料Ｙ２の温度は２５度に限定されない。幾つかの実施形態では、水質測定装置６は試料Ｙ２の温度を所定温度に維持するように構成されており、第１のｐＨ範囲及び第２のｐＨ範囲のそれぞれは所定温度に基づいて補正される。
【0053】
幾つかの実施形態に係る第１のｐＨ範囲及び第２のｐＨ範囲の補正の一例について説明する。図９は、酸解離定数と温度との関係を示すグラフである。図９には、酢酸の酸解離定数ｐＫ１（ｐＫ１＝－ｌｏｇＫ１）とアンモニア態窒素の酸解離定数ｐＫ２（ｐＫ２＝－ｌｏｇＫ２）が図示されている。図９に示すように、酸解離定数は、温度によって変化する。酢酸の酸解離定数ｐＫ１は、温度が高くなるにつれて僅かに大きくなる。アンモニア態窒素の酸解離定数ｐＫ２は、温度が高くなるにつれて小さくなる。
【0054】
上述する第１実施形態では、第１のｐＨ範囲は、標準状態における酢酸の酸解離定数（およそ４．８）を中央値とし、この中央値に所定の数値（２．０）を加算した値が上限値であり、この中央値から所定の数値（２．０）を減算した値が下限値である。図９に示すように、酢酸の酸解離定数は温度によって決められる。試料Ｙ２の温度が５５度である場合には、酢酸の酸解離定数は４．８５であり、第１のｐＨ範囲は４．８５に所定の数値（２．０）が加算・減算されたｐＨ２．８５以上６．８５以下に補正される。第１のｐＨ範囲における所定の数値は、温度に関係なく一定である。このような補正によれば、試料Ｙ２の温度に基づいて第１のｐＨ範囲が補正されるので、酢酸の温度依存性が考慮される。このため、試料Ｙ２に含まれる酢酸の濃度の算出精度を高めることができる。尚、揮発性脂肪酸が酢酸である場合を例にして説明したが、酢酸に代わりプロピオン酸であってもよし、酢酸とプロピオン酸の両方を含んでいてもよい。
【0055】
上述する第１実施形態では、第２のｐＨ範囲は、標準状態におけるアンモニア態窒素の酸解離定数（およそ９．３）を中央値とし、この中央値に所定の数値（１．５）を加算した値が上限値であり、この中央値から所定の数値（１．５）を減算した値が下限値である。図９に示すように、アンモニア態窒素の酸解離定数は温度によって決められる。試料Ｙ２の温度が５５度である場合には、アンモニア態窒素の酸解離定数は８．４５であり、第２のｐＨ範囲は８．４５に所定の数値（１．５）が加算・減算されたｐＨ６．９５以上９．９５以下である。第２のｐＨ範囲における所定の数値は、温度に関係なく一定である。第１のｐＨ範囲における所定の数値と第２のｐＨ範囲における所定の数値とは、同じ数値であってもよいし、互いに異なる数値であってもよい。このような補正によれば、試料Ｙ２の温度に基づいて第２のｐＨ範囲が補正されるので、アンモニア態窒素の温度依存性が考慮される。このため、試料Ｙ２に含まれるアンモニア態窒素の濃度の算出精度を高めることができる。
【0056】
第１実施形態によれば、脱気ステップＳ１０の実行によって、試料Ｙ２から炭酸が脱気されてから、第１のｐＨ範囲が下限値から上限値になるまでの水酸化ナトリウム水溶液の量に基づいて、試料Ｙ２に含まれる揮発性脂肪酸の濃度を算出する。同様に、脱気ステップＳ１０の実行によって、試料Ｙ２から炭酸が脱気されてから、第２のｐＨ範囲が下限値から上限値になるまでの水酸化ナトリウム水溶液の量に基づいて、試料Ｙ２に含まれるアンモニア態窒素の濃度を算出する。このため、試料Ｙ２に炭酸が含まれていることによる揮発性脂肪酸の濃度測定の精度低下及びアンモニア態窒素の濃度測定の精度低下を抑制することができる。
【0057】
第１の水酸化ナトリウム水溶液供給ステップＳ１１において、サブステップＳ１１ａはサブステップＳ１１ｂを実行するための準備段階に相当する。このため、サブステップＳ１１ａでは、第１の硫酸供給ステップＳ７及びサブステップＳ１１ｂと比較して、慎重に水酸化ナトリウム水溶液を供給する必要がない。同様に、第２の水酸化ナトリウム水溶液供給ステップＳ１３において、サブステップＳ１３ａはサブステップＳ１３ｂを実行するための準備段階に相当する。このため、サブステップＳ１３ｂでは、第１の硫酸供給ステップＳ７及びサブステップＳ１３ｂと比較して、慎重に水酸化ナトリウム水溶液を供給する必要がない。第１実施形態によれば、ｖ２、ｖ４のそれぞれをｖ１、ｖ３及びｖ５よりも速くすることで、滴定によって試料Ｙ２のアルカリ度、及び試料Ｙ２に含まれる揮発性脂肪酸の濃度及びアンモニア態窒素の濃度を測定する時間を短くすることができる。
【0058】
尚、第１実施形態では、試料Ｙ２がメタン発酵槽４の内容物である場合を例にして説明したが、本開示はこの形態に限定されない。例えば、試料Ｙ２は、デンプンやセルロースのような炭水化物から有価物としての糖を製造する糖化槽の内容物や、炭水化物を堆肥化して堆肥を製造する堆肥化装置の内容物であってもよい。幾つかの実施形態では、試料Ｙ２は、廃棄物Ｗを加水分解した改質物Ｘを微生物によって低分子化する発酵槽の内容物である。
【0059】
尚、第１実施形態に係る水質測定方法は、試料Ｙ２の酸消費量を測定していたが、本開示はこの形態に限定されない。幾つかの実施形態では、本開示に係る水質測定方法は、滴定によって試料Ｙ２のアルカリ消費量、及び試料Ｙ２に含まれる成分の濃度を測定する。本開示に係る水質測定方法は、目的ｐＨをｐＨ７に限定するものではなく、試料Ｙ２に応じて目的ｐＨが任意に設定される。同様に、本開示に係る水質測定方法は、ｐＨ範囲を第１のｐＨ範囲（ｐＨ２．８～ｐＨ６．８）や第２のｐＨ範囲（ｐＨ７．８～ｐＨ１０．８）に限定するものではなく、濃度を測定する成分に応じてｐＨ範囲が任意に設定される。
【0060】
＜第２実施形態＞
本開示の第２実施形態に係る水質測定方法について説明する。第２実施形態では、アンモニア態窒素の濃度の算出方法が第１実施形態とは異なる。それ以外の構成は第１実施形態で説明した構成と同じである。第２実施形態において、第１実施形態の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
本開示の第２実施形態に係る水質測定方法について説明する。第２実施形態では、アンモニア態窒素の濃度の算出方法が第１実施形態とは異なる。それ以外の構成は第１実施形態で説明した構成と同じである。第２実施形態において、第１実施形態の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0061】
第２実施形態において、アンモニア態窒素濃度算出ステップＳ１４では、水酸化ナトリウム水溶液（滴定液Ｙ３）の供給による試料Ｙ２の第２のｐＨ範囲におけるｐＨの変化量に基づいて、濃度算出滴定量Ｖ２を算出する。
【0062】
図３に例示するように、ライン５０のうちｐＨ７．８からｐＨ１０．８の部分５２は、直線状に延びているとみなすことができる。このため、部分５２の傾きを取得することで、濃度算出滴定量Ｖ２を算出することができる。第２実施形態では、部分５２において互いに異なる位置にある２つのプロット５２ａ、５２ｂから部分５２の傾きが算出される。プロット５２ａはｐＨ７．８であり、プロット５２ｂはｐＨ７．８及びｐＨ１０．８以外の値である。
【0063】
第２実施形態に係る水質測定方法の作用・効果について説明する。第２実施形態によれば、水酸化ナトリウム水溶液が実際に濃度算出滴定量Ｖ２まで供給される前に濃度算出滴定量Ｖ２が算出され、この算出された濃度算出滴定量Ｖ２に基づいて試料Ｙ２に含まれるアンモニア態窒素の濃度が算出される。このため、アンモニア態窒素の濃度測定の時間を短くすることができる。
【0064】
幾つかの実施形態では、揮発性脂肪酸濃度算出ステップＳ１２では、水酸化ナトリウム水溶液（滴定液Ｙ３）の供給による試料Ｙ２の第１のｐＨ範囲におけるｐＨの変化量に基づいて、試料Ｙ２がｐＨ２．８からｐＨ６．８になるまでに試料Ｙ２に供給された水酸化ナトリウム水溶液の量を算出する。
【0065】
＜第３実施形態＞
本開示の第３実施形態に係る水質測定方法について説明する。第３実施形態に係る水質測定方法は、第１実施形態に係る水質測定方法に検量線設定ステップＳ１６が加えられている。第３実施形態において、第１実施形態の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。幾つかの実施形態に係る水質測定方法は、第２実施形態に係る水質測定方法に検量線設定ステップＳ１６が加えられている。
本開示の第３実施形態に係る水質測定方法について説明する。第３実施形態に係る水質測定方法は、第１実施形態に係る水質測定方法に検量線設定ステップＳ１６が加えられている。第３実施形態において、第１実施形態の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。幾つかの実施形態に係る水質測定方法は、第２実施形態に係る水質測定方法に検量線設定ステップＳ１６が加えられている。
【0066】
図４は、第３実施形態に係る水質測定方法のフローチャートである。図４に例示するように、水質測定方法は、第１の硫酸供給ステップＳ７の前に実行される検量線設定ステップＳ１６をさらに含む。第３実施形態では、目的ｐＨ設定ステップＳ１の前に検量線設定ステップＳ１６が実行されている。
【0067】
検量線設定ステップＳ１６では、試料Ｙ２に含まれる成分の濃度と滴定液Ｙ３の供給量との対応関係を示す検量線を設定する。第３実施形態では、試料Ｙ２に含まれる揮発性脂肪酸の濃度と水酸化ナトリウム水溶液の供給量との対応関係を示す第１検量線Ｌ１を設定する。また、試料Ｙ２に含まれるアンモニア態窒素の濃度と水酸化ナトリウム水溶液の供給量との対応関係を示す第２検量線Ｌ２を設定する。つまり、検量線設定ステップＳ１６では、第１検量線Ｌ１及び第２検量線Ｌ２の両方を設定している。幾つかの実施形態では、検量線設定ステップＳ１６では、第１検量線Ｌ１及び第２検量線Ｌ２のうちの何れか一方を設定している。
【0068】
第１検量線Ｌ１の設定方法の一例について説明する。図５は、第１検量線Ｌ１の設定方法のフローチャートである。図５に例示するように、第１検量線Ｌ１の設定方法は、第１サンプル試料準備ステップＳ１６１と、第１サンプル試料供給ステップＳ１６２と、第１プロット付加ステップＳ１６３と、第１検量線作成ステップＳ１６４と、を含む。
【0069】
第１サンプル試料準備ステップＳ１６１では、揮発性脂肪酸の濃度が９５００ｐｐｍ以上１０５００ｐｐｍ以下の範囲に含まれる既知の濃度の第１サンプル試料６０を準備する。例えば、第１サンプル試料６０に含まれる揮発性脂肪酸の濃度は１００００ｐｐｍである。
【0070】
第１サンプル試料供給ステップＳ１６２では、第１サンプル試料６０に水酸化ナトリウム水溶液（滴定液Ｙ３）を供給する。この水酸化ナトリウム水溶液は、第１の水酸化ナトリウム水溶液供給ステップＳ１１及び第２の水酸化ナトリウム水溶液供給ステップＳ１３のそれぞれで試料Ｙ２に供給される水酸化ナトリウム水溶液と同じである。
【0071】
図６は、第３実施形態における水酸化ナトリウム水溶液の供給量と揮発性脂肪酸の濃度との関係を示すグラフである。図６に示すグラフは、横軸が水酸化ナトリウム水溶液の供給量を、縦軸が揮発性脂肪酸の濃度とする第１座標６２を含む。
【0072】
第１プロット付加ステップＳ１６３では、第１座標６２に第１サンプル試料６０に含まれる揮発性脂肪酸の濃度（１００００ｐｐｍ）に対応する第１プロット６４を付ける。そして、第１検量線作成ステップＳ１６４では、第１プロット６４と第１座標６２の原点Ｏとを通過する直線を揮発性脂肪酸の検量線（第１検量線Ｌ１）として作成する。
【0073】
第２検量線Ｌ２の設定方法の一例について説明する。図７は、第２検量線Ｌ２の設定方法のフローチャートである。図７に例示するように、第２検量線Ｌ２の設定方法は、第２サンプル試料準備ステップＳ１６５と、第２サンプル試料供給ステップＳ１６６と、第２プロット付加ステップＳ１６７と、第２検量線作成ステップＳ１６８と、を含む。
【0074】
第２サンプル試料準備ステップＳ１６５では、アンモニア態窒素の濃度が４５００ｐｐｍ以上５５００ｐｐｍ以下の範囲に含まれる既知の濃度の第２サンプル試料７０を準備する。例えば、第２サンプル試料７０に含まれるアンモニア態窒素の濃度は５０００ｐｐｍである。
【0075】
第２サンプル試料供給ステップＳ１６６では、第２サンプル試料７０に水酸化ナトリウム水溶液（滴定液Ｙ３）を供給する。この水酸化ナトリウム水溶液は、第１の水酸化ナトリウム水溶液供給ステップＳ１１及び第２の水酸化ナトリウム水溶液供給ステップＳ１３のそれぞれで試料Ｙ２に供給される水酸化ナトリウム水溶液と同じである。
【0076】
図８は、第３実施形態における水酸化ナトリウム水溶液の供給量とアンモニア態窒素の濃度との関係を示すグラフである。図８に示すグラフは、横軸が水酸化ナトリウム水溶液の供給量を、縦軸がアンモニア態窒素の濃度とする第２座標７２を含んでいる。
【0077】
第２プロット付加ステップＳ１６７では、第２座標７２に第２サンプル試料７０に含まれるアンモニア態窒素の濃度（５０００ｐｐｍ）に対応する第２プロット７４を付ける。そして、第２検量線作成ステップＳ１６８では、第２プロット７４と第２座標７２の原点Ｏとを通過する直線をアンモニア態窒素の検量線（第２検量線Ｌ２）として作成する。
【0078】
揮発性脂肪酸濃度算出ステップＳ１２では、試料Ｙ２がｐＨ２．８からｐＨ６．８になるまでに試料Ｙ２に供給された水酸化ナトリウム水溶液の量と第１検量線Ｌ１とに基づいて、揮発性脂肪酸の濃度を算出する。具体的には、第１検量線Ｌ１から試料Ｙ２に供給された水酸化ナトリウム水溶液の量に対応する揮発性脂肪酸の濃度を取得する。
【0079】
アンモニア態窒素濃度算出ステップＳ１４では、濃度算出滴定量Ｖ２と第２検量線Ｌ２とに基づいて、アンモニア態窒素の濃度を算出する。具体的には、第２検量線Ｌ２から濃度算出滴定量Ｖ２に対応するアンモニア態窒素の濃度を取得する。
【0080】
第３実施形態に係る水質測定方法の作用・効果について説明する。第３実施形態によれば、第１検量線Ｌ１及び第２検量線Ｌ２を使用しない場合と比較して、試料Ｙ２に含まれる揮発性脂肪酸の濃度の測定精度、及びアンモニア態窒素の濃度の測定精度を高めることができる。
【0081】
揮発性脂肪酸の濃度を測定する場合、１００００ｐｐｍ付近における濃度の測定精度が高いことが望ましいことがある。これは、揮発性脂肪酸の濃度が１００００ｐｐｍ以上になると、微生物による改質物Ｘの低分子化が阻害されるためである。第３実施形態によれば、揮発性脂肪酸の検量線（第１検量線Ｌ１）は、第１座標６２において、揮発性脂肪酸の濃度が１００００ｐｐｍである第１サンプル試料６０の第１プロット６４と原点とを通過する直線であるので、１００００ｐｐｍ付近における揮発性脂肪酸の濃度の測定精度を高めることができる。
【0082】
尚、本開示は、第１サンプル試料６０に含まれる揮発性脂肪酸の濃度が９５００ｐｐｍ以上１０５００ｐｐｍ以下の範囲に含まれることに限定するものではない。幾つかの実施形態では、第１サンプル試料準備ステップＳ１６１では、揮発性脂肪酸の濃度が１９０００ｐｐｍ以上２１０００ｐｐｍ以下の範囲に含まれる第１サンプル試料６０を準備する。
【0083】
アンモニア態窒素の濃度を測定する場合、５０００ｐｐｍ付近における濃度の測定精度が高いことが望ましいことがある。これは、アンモニア態窒素の濃度が５０００ｐｐｍ以上になると、微生物による改質物Ｘの低分子化が阻害されるためである。第３実施形態によれば、アンモニア態窒素の検量線（第２検量線Ｌ２）は、第２座標７２において、アンモニア態窒素の濃度が５０００ｐｐｍである第２サンプル試料７０の第２プロット７４と原点とを通過する直線であるので、５０００ｐｐｍ付近におけるアンモニア態窒素の濃度の測定精度を高めることができる。
【0084】
尚、本開示は、第２サンプル試料７０に含まれるアンモニア態窒素の濃度が９５００ｐｐｍ以上１０５００ｐｐｍ以下の範囲に含まれることに限定するものではない。
【0085】
幾つかの実施形態では、第２サンプル試料準備ステップＳ１６５では、アンモニア態窒素の濃度が３８００ｐｐｍ以上４２００ｐｐｍ以下の範囲に含まれる第２サンプル試料７０を準備する。メタン発酵槽４は、中温（３７℃±５℃）の温度条件下で改質物Ｘを微生物によって発酵する場合がある。この場合、４０００ｐｐｍ付近におけるアンモニア態窒素の濃度の測定精度が高いことが望ましいことがある。上述した方法によれば、メタン発酵槽４が中温発酵した際に、４０００ｐｐｍ付近におけるアンモニア態窒素の濃度の測定精度を高めることができる。
【0086】
幾つかの実施形態では、第２サンプル試料準備ステップＳ１６５では、アンモニア態窒素の濃度が２８５０ｐｐｍ以上３１５０ｐｐｍ以下の範囲に含まれる第２サンプル試料７０を準備する。メタン発酵槽４は、高温（５５℃±５℃）の温度条件下で改質物Ｘを微生物によって発酵する場合がある。この場合、３０００ｐｐｍ付近におけるアンモニア態窒素の濃度の測定精度が高いことが望ましいことがある。上述した方法によれば、メタン発酵槽４が高温発酵した際に、４０００ｐｐｍ付近におけるアンモニア態窒素の濃度の測定精度を高めることができる。
【0087】
尚、第３実施形態では検量線は直線であったが、本開示はこの形態に限定されず、検量線は例えば曲線であってもよい。第３実施形態では１つのプロットが座標に付けられていたが、複数のプロットが座標に付けられてもよい。
【0088】
尚、検量線の設定方法は、特に限定されず、例えば、絶対検量線法であってもよいし、標準添加法であってもよい。絶対検量線法は、既知の濃度のサンプル試料を準備し、水質測定装置６の特有の信号を測定することで、濃度と信号との関係を算出して検量線を得る方法である。標準添加法は、水質測定対象である試料Ｙ２、及び試料Ｙ２に揮発性脂肪酸及びアンモニア態窒素の少なくとも１つを直接添加した既知の濃度のサンプル試料を準備し、水質測定装置６の特有の信号を測定することで、濃度と信号との関係を算出して検量線を得る方法である。
【0089】
尚、第３実施形態では検量線を設定することで、試料に含まれる成分の濃度の測定精度を向上させていたが、別の方法によって、測定精度を向上させてもよい。例えば、水質測定方法は、１００００ｐｐｍを設定値Ｚ１とし、ｐＨ範囲の下限値から上限値になるまでに試料Ｙ２に供給された滴定液Ｙ３の量を設定値Ｚ２とし、Ｚ１／Ｚ２で算出される補正係数Ｋを設定するステップをさらに備えてもよい。そして、濃度算出ステップ（Ｓ１２、Ｓ１４）では、ｐＨ範囲の下限値から上限値になるまでに試料Ｙ２に供給された滴定液Ｙ３の量に補正係数Ｋを乗算した値に基づいて、試料Ｙ２に含まれる成分の濃度を算出する。
【0090】
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
【0091】
［１］本開示に係る水質測定方法は、滴定によって試料（Ｙ２）の酸消費量又はアルカリ消費量、及び前記試料に含まれる成分の濃度を測定する水質測定方法であって、
前記試料に対応する目的ｐＨを設定するステップ（Ｓ１）と、
前記試料に含まれる成分に対応するｐＨ範囲を設定するステップ（Ｓ２）と、
前記目的ｐＨを設定するステップ、及び前記ｐＨ範囲を設定するステップの両方の後に、前記試料に滴定液（Ｙ３）を供給するステップ（Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１１、Ｓ１３）と、
前記試料への前記滴定液の供給を始めた後、前記試料のｐＨが前記目的ｐＨになるまでに前記試料に供給された前記滴定液の量に基づいて、前記試料の酸消費量又はアルカリ消費量を算出するステップ（Ｓ８）と、
前記試料への前記滴定液の供給を始めた後、前記試料のｐＨが前記ｐＨ範囲の上限値から下限値、又は下限値から上限値になるまでに前記試料に供給された前記滴定液の量に基づいて、前記試料に含まれる成分の濃度を算出するステップ（Ｓ１２、Ｓ１４）と、を備える。
前記試料に対応する目的ｐＨを設定するステップ（Ｓ１）と、
前記試料に含まれる成分に対応するｐＨ範囲を設定するステップ（Ｓ２）と、
前記目的ｐＨを設定するステップ、及び前記ｐＨ範囲を設定するステップの両方の後に、前記試料に滴定液（Ｙ３）を供給するステップ（Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１１、Ｓ１３）と、
前記試料への前記滴定液の供給を始めた後、前記試料のｐＨが前記目的ｐＨになるまでに前記試料に供給された前記滴定液の量に基づいて、前記試料の酸消費量又はアルカリ消費量を算出するステップ（Ｓ８）と、
前記試料への前記滴定液の供給を始めた後、前記試料のｐＨが前記ｐＨ範囲の上限値から下限値、又は下限値から上限値になるまでに前記試料に供給された前記滴定液の量に基づいて、前記試料に含まれる成分の濃度を算出するステップ（Ｓ１２、Ｓ１４）と、を備える。
【0092】
上記［１］に記載の方法によれば、試料に対応する目的ｐＨを設定することで、試料に対応したｐＨになるまでの試料の酸消費量又はアルカリ消費量を測定することができる。さらに、上記［１］に記載の方法によれば、試料に含まれる成分に対応するｐＨ範囲を設定することで、試料に含まれる成分の濃度も取得することができる。
【0093】
［２］幾つかの実施形態では、上記［１］に記載の方法において、
前記試料は、廃棄物（Ｗ）を加水分解した改質物（Ｘ）を微生物によって低分子化する発酵槽の内容物である。
前記試料は、廃棄物（Ｗ）を加水分解した改質物（Ｘ）を微生物によって低分子化する発酵槽の内容物である。
【0094】
上記［２］に記載の方法によれば、発酵槽の内容物に対応したｐＨになるまでの発酵槽の内容物の酸消費量又はアルカリ消費量、及び発酵槽の内容物に含まれる成分の濃度を測定することができる。
【0095】
［３］幾つかの実施形態では、上記［２］に記載の方法において、
前記発酵槽は、前記改質物を微生物によって低分子化してメタンガスを生成するメタン発酵槽（４）であり、
前記目的ｐＨを設定するステップは、前記メタン発酵槽内における前記メタンガスの生成速度に影響する影響関数（Ｉ）に基づいて前記目的ｐＨを設定する。
前記発酵槽は、前記改質物を微生物によって低分子化してメタンガスを生成するメタン発酵槽（４）であり、
前記目的ｐＨを設定するステップは、前記メタン発酵槽内における前記メタンガスの生成速度に影響する影響関数（Ｉ）に基づいて前記目的ｐＨを設定する。
【0096】
上記［３］に記載方法によれば、影響関数に基づいて目的ｐＨが設定されるので、メタンガスの生成速度が考慮されたメタン発酵槽の内容物の酸消費量又はアルカリ消費量を測定することができる。よって、一般的なアルカリ度（例えば、Ｐアルカリ度や総アルカリ度）を測定する場合と比較して、メタン発酵槽の状態の評価精度を高めることができる。
【0097】
［４］幾つかの実施形態では、上記［３］に記載の方法において、
前記目的ｐＨは、ｐＨ７であり、
前記試料の酸消費量又はアルカリ消費量を算出するステップは、前記試料への前記滴定液の供給を始めた後、前記試料のｐＨがｐＨ７になるまでに前記試料に供給された前記滴定液の量に基づいて、前記試料のアルカリ度を算出する。
前記目的ｐＨは、ｐＨ７であり、
前記試料の酸消費量又はアルカリ消費量を算出するステップは、前記試料への前記滴定液の供給を始めた後、前記試料のｐＨがｐＨ７になるまでに前記試料に供給された前記滴定液の量に基づいて、前記試料のアルカリ度を算出する。
【0098】
本発明者らの知見によれば、ｐＨ７になるまでの酸消費量がメタン発酵槽の状態を高精度に評価することができる値である。上記［４］に記載の方法によれば、メタン発酵槽の内容物のｐＨがｐＨ７になるまでの酸消費量が算出されるので、メタン発酵槽の状態を高精度に評価することができる。
【0099】
［５］幾つかの実施形態では、上記［２］から［４］の何れか１つに記載の方法において、
前記試料に含まれる成分は、揮発性脂肪酸を含み、
前記ｐＨ範囲は、ｐＨ２．８以上６．８以下である第１のｐＨ範囲を含む。
前記試料に含まれる成分は、揮発性脂肪酸を含み、
前記ｐＨ範囲は、ｐＨ２．８以上６．８以下である第１のｐＨ範囲を含む。
【0100】
上記［５］に記載の方法によれば、発酵槽の内容物に含まれる揮発性脂肪酸の濃度を測定することができる
【0101】
［６］幾つかの実施形態では、上記［５］に記載の方法において、
前記第１のｐＨ範囲は、ｐＨ４．３以上５．３以下である。
前記第１のｐＨ範囲は、ｐＨ４．３以上５．３以下である。
【0102】
上記［６］に記載の方法によれば、発酵槽の内容物に含まれる揮発性脂肪酸の濃度の測定精度を高めることができる。
【0103】
［７］幾つかの実施形態では、上記［５］に記載の方法において、
前記第１のｐＨ範囲は、前記試料の温度に基づいて補正される。
前記第１のｐＨ範囲は、前記試料の温度に基づいて補正される。
【0104】
本発明者らによれば、試料の温度によって適切なｐＨ範囲に補正することで、発酵槽の内容物に含まれる揮発性脂肪酸の濃度の算出精度を高めることができることを見出した。上記［７］に記載の方法によれば、試料の温度に基づいてｐＨ範囲が補正されるので、発酵槽の内容物に含まれる揮発性脂肪酸の濃度の算出精度を高めることができる。
【0105】
［８］幾つかの実施形態では、上記［２］から［７］の何れか１つに記載の方法において、
前記試料に含まれる成分は、アンモニア態窒素を含み、
前記ｐＨ範囲は、ｐＨ７．８以上１０．８以下である第２のｐＨ範囲を含む。
前記試料に含まれる成分は、アンモニア態窒素を含み、
前記ｐＨ範囲は、ｐＨ７．８以上１０．８以下である第２のｐＨ範囲を含む。
【0106】
上記［８］に記載の方法によれば、発酵槽の内容物に含まれるアンモニア態窒素の濃度を測定することができる。
【0107】
［９］幾つかの実施形態では、上記［８］に記載の方法において、
前記第２のｐＨ範囲は、ｐＨ８．８以上９．８以下である。
前記第２のｐＨ範囲は、ｐＨ８．８以上９．８以下である。
【0108】
上記［９］に記載の方法によれば、発酵槽の内容物に含まれるアンモニア態窒素の濃度の測定精度を高めることができる。
【0109】
［１０］幾つかの実施形態では、上記［８］に記載の方法において、
前記第２のｐＨ範囲は、前記試料の温度に基づいて補正される。
前記第２のｐＨ範囲は、前記試料の温度に基づいて補正される。
【0110】
本発明者らによれば、試料の温度によって適切なｐＨ範囲に補正することで、発酵槽の内容物に含まれるアンモニア態窒素の濃度の算出精度を高めることができることを見出した。上記［１０］に記載の方法によれば、試料の温度に基づいてｐＨ範囲が補正されるので、発酵槽の内容物に含まれるアンモニア態窒素の濃度の算出精度を高めることができる。
【0111】
［１１］幾つかの実施形態では、上記［１］から［１０］の何れか１つに記載の方法において、
前記試料の酸消費量又はアルカリ消費量を算出するステップが前記試料の酸消費量を算出した後に、前記試料から炭酸を脱気するステップ（Ｓ１０）をさらに含み、
前記試料に含まれる成分の濃度を算出するステップは、前記炭酸が脱気された前記試料のｐＨが前記ｐＨ範囲の下限値から上限値になるまでに前記試料に供給された前記滴定液の量に基づいて、前記試料に含まれる成分の濃度を算出する。
前記試料の酸消費量又はアルカリ消費量を算出するステップが前記試料の酸消費量を算出した後に、前記試料から炭酸を脱気するステップ（Ｓ１０）をさらに含み、
前記試料に含まれる成分の濃度を算出するステップは、前記炭酸が脱気された前記試料のｐＨが前記ｐＨ範囲の下限値から上限値になるまでに前記試料に供給された前記滴定液の量に基づいて、前記試料に含まれる成分の濃度を算出する。
【0112】
試料に炭酸が含まれていると、試料に含まれる成分の濃度の測定精度が低下する虞がある。上記［１１］に記載の方法によれば、試料から炭酸が脱気されてから、ｐＨ範囲が下限値から上限値になるまでの滴定液の量に基づいて、試料に含まれる成分の濃度を算出する。このため、試料に炭酸が含まれていることによる濃度測定の精度低下を抑制することができる。
【0113】
［１２］幾つかの実施形態では、上記［１］から［１１］の何れか１つに記載の方法において、
前記試料に前記滴定液を供給するステップは、
前記試料への前記滴定液の供給を開始してから前記試料のｐＨが前記目的ｐＨになるまで第１供給速度（ｖ１）で前記試料に前記滴定液を供給する第１サブステップ（Ｓ７）と、
前記第１サブステップの後に、前記試料のｐＨが前記ｐＨ範囲に達するまで第２供給速度（ｖ２、ｖ４）で前記試料に前記滴定液を供給する第２サブステップ（Ｓ１１ａ、Ｓ１３ａ）と、
前記第２サブステップの後に、前記試料のｐＨが前記ｐＨ範囲の上限値又は下限値に達するまで第３供給速度（ｖ３、ｖ５）で前記試料に前記滴定液を供給する第３サブステップ（Ｓ１１ｂ、Ｓ１３ｂ）と、を含み、
前記第２供給速度は、前記第１供給速度及び前記第３供給速度のそれぞれより大きい。
前記試料に前記滴定液を供給するステップは、
前記試料への前記滴定液の供給を開始してから前記試料のｐＨが前記目的ｐＨになるまで第１供給速度（ｖ１）で前記試料に前記滴定液を供給する第１サブステップ（Ｓ７）と、
前記第１サブステップの後に、前記試料のｐＨが前記ｐＨ範囲に達するまで第２供給速度（ｖ２、ｖ４）で前記試料に前記滴定液を供給する第２サブステップ（Ｓ１１ａ、Ｓ１３ａ）と、
前記第２サブステップの後に、前記試料のｐＨが前記ｐＨ範囲の上限値又は下限値に達するまで第３供給速度（ｖ３、ｖ５）で前記試料に前記滴定液を供給する第３サブステップ（Ｓ１１ｂ、Ｓ１３ｂ）と、を含み、
前記第２供給速度は、前記第１供給速度及び前記第３供給速度のそれぞれより大きい。
【0114】
第２サブステップは、第３サブステップを実行するための準備段階に相当しており、第１サブステップ及び第３サブステップと比較して、慎重に滴定液を供給する必要がない。上記［１２］に記載の方法によれば、第２供給速度は、第１供給速度及び第３供給速度のそれぞれより大きいので、滴定によって試料の酸消費量又はアルカリ消費量、及び試料に含まれる成分の濃度を測定する時間を短くすることができる。
【0115】
［１３］幾つかの実施形態では、上記［１］から［１２］の何れか１つに記載の方法において、
前記試料に含まれる成分の濃度を算出するステップにおいて、前記試料のｐＨが前記ｐＨ範囲の上限値から下限値、又は下限値から上限値になるまでに前記試料に供給された前記滴定液の量を濃度算出滴定量（Ｖ２）とすると、
前記濃度算出滴定量は、前記滴定液の供給による前記試料の前記ｐＨ範囲におけるｐＨの変化量に基づいて算出される。
前記試料に含まれる成分の濃度を算出するステップにおいて、前記試料のｐＨが前記ｐＨ範囲の上限値から下限値、又は下限値から上限値になるまでに前記試料に供給された前記滴定液の量を濃度算出滴定量（Ｖ２）とすると、
前記濃度算出滴定量は、前記滴定液の供給による前記試料の前記ｐＨ範囲におけるｐＨの変化量に基づいて算出される。
【0116】
上記［１３］に記載の方法によれば、滴定液が実際に濃度算出滴定量まで供給される前に濃度算出滴定量を算出し、試料に含まれる成分の濃度を測定する時間を短くすることができる。
【0117】
［１４］幾つかの実施形態では、上記［１］から［１３］の何れか１つに記載の方法において、
前記試料に前記滴定液を供給するステップの前に、前記試料を希釈するステップ（Ｓ４）をさらに備える。
前記試料に前記滴定液を供給するステップの前に、前記試料を希釈するステップ（Ｓ４）をさらに備える。
【0118】
上記［１４］に記載の方法によれば、試料の粘性を低下させ、試料の撹拌を容易化することができる。このため、試料と滴定液との反応を促進させることができる。
【0119】
［１５］幾つかの実施形態では、上記［１］から［１４］の何れか１つに記載の方法において、
前記試料に前記滴定液を供給するステップの前に、前記試料に含まれる成分の濃度と前記滴定液の供給量との対応関係を示す検量線を設定するステップ（Ｓ１６）をさらに備え、
前記試料に含まれる成分の濃度を算出するステップは、前記試料への前記滴定液の供給を始めた後、前記試料のｐＨが前記ｐＨ範囲の上限値から下限値、又は下限値から上限値になるまでに前記試料に供給された前記滴定液の量と前記検量線（Ｌ１、Ｌ２）とに基づいて、前記試料に含まれる成分の濃度を算出する。
前記試料に前記滴定液を供給するステップの前に、前記試料に含まれる成分の濃度と前記滴定液の供給量との対応関係を示す検量線を設定するステップ（Ｓ１６）をさらに備え、
前記試料に含まれる成分の濃度を算出するステップは、前記試料への前記滴定液の供給を始めた後、前記試料のｐＨが前記ｐＨ範囲の上限値から下限値、又は下限値から上限値になるまでに前記試料に供給された前記滴定液の量と前記検量線（Ｌ１、Ｌ２）とに基づいて、前記試料に含まれる成分の濃度を算出する。
【0120】
上記［１５］に記載の方法によれば、検量線を使用しない場合と比較して、試料に含まれる成分の濃度の測定精度を高めることができる。
【0121】
［１６］幾つかの実施形態では、上記［１５］に記載の方法において、
前記試料に含まれる成分は、揮発性脂肪酸を含み、
前記検量線を設定するステップは、
既知の濃度の前記揮発性脂肪酸が含まれる第１サンプル試料（６０）を準備するステップ（Ｓ１６１）と、
前記第１サンプル試料に前記滴定液を供給するステップ（Ｓ１６２）と、
横軸を前記滴定液の量とし縦軸を前記揮発性脂肪酸の濃度とする第１座標（６２）に、前記第１サンプル試料に含まれる前記揮発性脂肪酸の濃度に対応する第１プロット（６４）を付けるステップ（Ｓ１６３）と、
前記第１プロットと前記第１座標の原点とを通過する直線を前記揮発性脂肪酸の検量線（Ｌ１）とするステップ（Ｓ１６４）と、を含む。
前記試料に含まれる成分は、揮発性脂肪酸を含み、
前記検量線を設定するステップは、
既知の濃度の前記揮発性脂肪酸が含まれる第１サンプル試料（６０）を準備するステップ（Ｓ１６１）と、
前記第１サンプル試料に前記滴定液を供給するステップ（Ｓ１６２）と、
横軸を前記滴定液の量とし縦軸を前記揮発性脂肪酸の濃度とする第１座標（６２）に、前記第１サンプル試料に含まれる前記揮発性脂肪酸の濃度に対応する第１プロット（６４）を付けるステップ（Ｓ１６３）と、
前記第１プロットと前記第１座標の原点とを通過する直線を前記揮発性脂肪酸の検量線（Ｌ１）とするステップ（Ｓ１６４）と、を含む。
【0122】
上記［１６］に記載の方法によれば、試料に含まれる揮発性脂肪酸の濃度の測定精度を向上させる検量線を作成することができる。
【0123】
［１７］幾つかの実施形態では、［１６］に記載の方法において、
前記第１サンプル試料は、前記揮発性脂肪酸の濃度が９５００ｐｐｍ以上１０５００ｐｐｍ以下の範囲に含まれる。
前記第１サンプル試料は、前記揮発性脂肪酸の濃度が９５００ｐｐｍ以上１０５００ｐｐｍ以下の範囲に含まれる。
【0124】
揮発性脂肪酸の濃度を測定する場合、１００００ｐｐｍ付近における濃度の測定精度が高いことが望ましいことがある。上記［１７］に記載の方法によれば、揮発性脂肪酸の検量線は、第１座標において、揮発性脂肪酸の濃度が９５００ｐｐｍ以上１０５００ｐｐｍ以下の範囲に含まれる第１サンプル試料の第１プロットと原点とを通過する直線であるので、１００００ｐｐｍ付近における揮発性脂肪酸の濃度の測定精度を高めることができる。
【0125】
［１８］幾つかの実施形態では、上記［１５］から［１７］の何れか１つに記載の方法において、
前記試料に含まれる成分は、アンモニア態窒素を含み、
前記検量線を設定するステップは、
既知の濃度の前記アンモニア態窒素が含まれる第２サンプル試料（７０）を準備するステップ（Ｓ１６５）と、
前記第２サンプル試料に前記滴定液を供給するステップ（Ｓ１６６）と、
横軸を前記滴定液の量とし縦軸を前記アンモニア態窒素の濃度とする第２座標（７２）に、前記第２サンプル試料に含まれる前記アンモニア態窒素の濃度に対応する第２プロット（７４）を付けるステップ（Ｓ１６７）と、
前記第２プロットと前記第２座標の原点とを通過する直線を前記アンモニア態窒素の検量線（Ｌ２）とするステップ（Ｓ１６８）と、を含む。
前記試料に含まれる成分は、アンモニア態窒素を含み、
前記検量線を設定するステップは、
既知の濃度の前記アンモニア態窒素が含まれる第２サンプル試料（７０）を準備するステップ（Ｓ１６５）と、
前記第２サンプル試料に前記滴定液を供給するステップ（Ｓ１６６）と、
横軸を前記滴定液の量とし縦軸を前記アンモニア態窒素の濃度とする第２座標（７２）に、前記第２サンプル試料に含まれる前記アンモニア態窒素の濃度に対応する第２プロット（７４）を付けるステップ（Ｓ１６７）と、
前記第２プロットと前記第２座標の原点とを通過する直線を前記アンモニア態窒素の検量線（Ｌ２）とするステップ（Ｓ１６８）と、を含む。
【0126】
上記［１８］に記載の方法によれば、試料に含まれる揮発性脂肪酸の濃度の測定精度を向上させる検量線を作成することができる。
【0127】
［１９］幾つかの実施形態では、上記［１８］に記載の方法において、
前記第２サンプル試料は、前記アンモニア態窒素の濃度が４５００ｐｐｍ以上５５００ｐｐｍ以下の範囲に含まれる。
前記第２サンプル試料は、前記アンモニア態窒素の濃度が４５００ｐｐｍ以上５５００ｐｐｍ以下の範囲に含まれる。
【0128】
アンモニア態窒素の濃度を測定する場合、５０００ｐｐｍ付近における濃度の測定精度が高いことが望ましいことがある。上記［１８］に記載の方法によれば、アンモニア態窒素の検量線は、第２座標において、アンモニア態窒素の濃度が４５００ｐｐｍ以上５５００ｐｐｍ以下の範囲に含まれる第２サンプル試料の第２プロットと原点とを通過する直線であるので、５０００ｐｐｍ付近におけるアンモニア態窒素の濃度の測定精度を高めることができる。
【0129】
［２０］幾つかの実施形態では、上記［１８］に記載の方法において、
前記第２サンプル試料は、前記アンモニア態窒素の濃度が３８００ｐｐｍ以上４２００ｐｐｍ以下の範囲に含まれる。
前記第２サンプル試料は、前記アンモニア態窒素の濃度が３８００ｐｐｍ以上４２００ｐｐｍ以下の範囲に含まれる。
【0130】
（試料の温度が中温である際に）アンモニア態窒素の濃度を測定する場合、４０００ｐｐｍ付近における濃度の測定精度が高いことが望ましいことがある。上記［１９］に記載の方法によれば、アンモニア態窒素の検量線は、第２座標において、アンモニア態窒素の濃度が３８００ｐｐｍ以上４２００ｐｐｍ以下の範囲に含まれる第２サンプル試料の第２プロットと原点とを通過する直線であるので、４０００ｐｐｍ付近におけるアンモニア態窒素の濃度の測定精度を高めることができる。
【0131】
［２１］幾つかの実施形態では、上記［１８］に記載の方法において、
前記第２サンプル試料は、前記アンモニア態窒素の濃度が２８５０ｐｐｍ以上３１５０ｐｐｍ以下の範囲に含まれる。
前記第２サンプル試料は、前記アンモニア態窒素の濃度が２８５０ｐｐｍ以上３１５０ｐｐｍ以下の範囲に含まれる。
【0132】
（試料の温度が高温である際に）アンモニア態窒素の濃度を測定する場合、３０００ｐｐｍ付近における濃度の測定精度が高いことが望ましいことがある。上記［２０］に記載の方法によれば、アンモニア態窒素の検量線は、第２座標において、アンモニア態窒素の濃度が２８５０ｐｐｍ以上３１５０ｐｐｍ以下の範囲に含まれる第２サンプル試料の第２プロットと原点とを通過する直線であるので、３０００ｐｐｍ付近におけるアンモニア態窒素の濃度の測定精度を高めることができる。
【符号の説明】
【0133】
１ 廃棄物処理システム
２ 改質装置
４ メタン発酵槽
６ 水質測定装置
６０ 第１サンプル試料
６２ 第１座標
６４ 第１プロット
７０ 第２サンプル試料
７２ 第２座標
７４ 第２プロット
Ｉ 影響関数
Ｌ１ 第１検量線
Ｌ２ 第２検量線
Ｓ１ 目的ｐＨ設定ステップ
Ｓ２ ｐＨ範囲設定ステップ
Ｓ４ 希釈ステップ
Ｓ７ 第１の硫酸供給ステップ
Ｓ８ アルカリ度算出ステップ
Ｓ９ 第２の硫酸供給ステップ
Ｓ１０ 脱気ステップ
Ｓ１１ 第１の水酸化ナトリウム水溶液供給ステップ
Ｓ１２ 揮発性脂肪酸濃度算出ステップ
Ｓ１３ 第２の水酸化ナトリウム水溶液供給ステップ
Ｓ１４ アンモニア態窒素濃度算出ステップ
Ｓ１６ 検量線設定ステップ
Ｓ１６１ 第１サンプル試料準備ステップ
Ｓ１６２ 第１サンプル試料供給ステップ
Ｓ１６３ 第１プロット付加ステップ
Ｓ１６４ 第１検量線作成ステップ
Ｓ１６５ 第２サンプル試料準備ステップ
Ｓ１６６ 第２サンプル試料供給ステップ
Ｓ１６７ 第２プロット付加ステップ
Ｓ１６８ 第２検量線作成ステップ
Ｖ２ 濃度算出滴定量
Ｗ 廃棄物
Ｘ 改質物
Ｙ１ メタン発酵槽の内容物
Ｙ２ 試料
Ｙ３ 滴定液
２ 改質装置
４ メタン発酵槽
６ 水質測定装置
６０ 第１サンプル試料
６２ 第１座標
６４ 第１プロット
７０ 第２サンプル試料
７２ 第２座標
７４ 第２プロット
Ｉ 影響関数
Ｌ１ 第１検量線
Ｌ２ 第２検量線
Ｓ１ 目的ｐＨ設定ステップ
Ｓ２ ｐＨ範囲設定ステップ
Ｓ４ 希釈ステップ
Ｓ７ 第１の硫酸供給ステップ
Ｓ８ アルカリ度算出ステップ
Ｓ９ 第２の硫酸供給ステップ
Ｓ１０ 脱気ステップ
Ｓ１１ 第１の水酸化ナトリウム水溶液供給ステップ
Ｓ１２ 揮発性脂肪酸濃度算出ステップ
Ｓ１３ 第２の水酸化ナトリウム水溶液供給ステップ
Ｓ１４ アンモニア態窒素濃度算出ステップ
Ｓ１６ 検量線設定ステップ
Ｓ１６１ 第１サンプル試料準備ステップ
Ｓ１６２ 第１サンプル試料供給ステップ
Ｓ１６３ 第１プロット付加ステップ
Ｓ１６４ 第１検量線作成ステップ
Ｓ１６５ 第２サンプル試料準備ステップ
Ｓ１６６ 第２サンプル試料供給ステップ
Ｓ１６７ 第２プロット付加ステップ
Ｓ１６８ 第２検量線作成ステップ
Ｖ２ 濃度算出滴定量
Ｗ 廃棄物
Ｘ 改質物
Ｙ１ メタン発酵槽の内容物
Ｙ２ 試料
Ｙ３ 滴定液
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】